Java là gì? Tổng quan về khái niệm, lợi ích, cách hoạt động của Java

Ngôn ngữ lập trình Java chắc chắn không còn quá xa lạ với các bạn ngành lập trình viên. Java đóng nhiều vai trò quan trọng trọng phát triển các nền tảng công nghệ. Vậy Java là gì? Java để làm gì? Cách hoạt động như thế nào? Hãy cùng Cánh Cam theo dõi và tìm hiểu kỹ hơn về khái niệm, thông tin về Java qua bài viết dưới đây!

1. Ngôn ngữ Java là gì? Ưu nhược điểm của Java

Java được định nghĩa là một Platform, được ra mắt vào năm 1995, nhà sáng lập chính là James Gosling, phát triển bởi Sun Microsystems. Java nhanh chóng được biết đến bởi các tính năng như bảo mật mạnh mẽ, ngôn ngữ lập trình bậc cao, hướng đối tượng (OOP). Java được sử dụng rộng rãi trên nhiều nền tảng khác nhau như Windows, Mac, UNIX.

Java chính là một ngôn ngữ lập trình đa nền tảng hướng đến một đối tượng, được sử dụng để tạo ra một nền tảng hoặc phát triển phần mềm. Ngôn ngữ này không giới hạn cụ thể với bất kỳ hệ điều hành hay phần cứng nào, được viết dựa vào tiêu chí “viết một lần, thực thi khắp nơi”. 

Ưu điểm khi sử dụng Java:

• Đây là ngôn ngữ có nền tảng độc lập vì chúng dễ dàng chạy mã Java ở bất kỳ thiết bị nào mà không cần hỗ trợ phần mềm.
• Ngôn ngữ Java dễ sử dụng, dễ học và dễ hiểu cho những người mới bắt đầu.
• Đây là loại ngôn ngữ hướng đối tượng giúp tăng hiệu quả xử lý và khả năng phát triển mã dễ dàng.
• Ngôn ngữ có tính bảo mật, an toàn cao vì không sử dụng con trỏ.
• Hỗ trợ đa luồng, thực hiện nhiều tác vụ trên nhiều chương trình, lưu trữ và quản lý bộ nhớ tốt
• Đa dạng tính năng như xử lý bất thường, thu gom rác tự động, không sử dụng trỏ,…

Tuy nhiên, bên cạnh đó sẽ có nhược điểm đi kèm như:

• Ngôn ngữ cấp cao cần xử lý từng mức biên dịch và trừu tượng của máy ảo.
• Hiệu suất kém hiệu quả.
• Ít tập trung xây dựng giao diện đồ họa GUI như Swing, JavaFX, SWT và JSF.
• Khả năng đọc mã kém nếu đoạn mã quá dài và phức tạp.

>> Xem thêm CSS là gì? Bố cục, cấu trúc và cách nhúng vào website

>> Xem thêm Python là gì? Tổng quan về ngôn ngữ lập trình Python

2. Ngôn ngữ Java có công dụng gì?

Ngôn ngữ Java có tính linh hoạt và được dùng để phát triển các phần mềm phân tán và cục bộ. Ngoài ra, Java là ngôn ngữ miễn phí nên được sử dụng rất phổ biến, một số công dụng khi sử dụng loại ngôn ngữ này như sau.

2.1 Lập trình game

Hiện nay, các trò chơi giải trí trên ứng dụng điện thoại, máy tính ngày càng được phổ biến rộng rãi. Đặc biệt tất cả lập trình game này đều sử dụng ngôn ngữ Java. Ngay cả các trò chơi cao cấp yêu cầu công nghệ hiện đại như thực tế ảo cũng áp dụng công nghệ Java. 

2.2 Chạy được nhiều nền tảng

Với tiêu chí: “viết một lần, chạy mọi nơi”, Java còn được gọi là ngôn ngữ WORA. Ngôn ngữ này được xem là ngôn ngữ lý tưởng nhất vì nó có khả năng chạy cho ứng dụng phi tập trung dựa vào đám mây. 

2.3 Dùng cho công cụ có dữ liệu lớn

Java dễ dàng xử lý các tệp dữ liệu phức tạp, đây là một trong những công cụ hữu ích giúp giải quyết số lượng lớn dữ liệu với thời gian thực khổng lồ 

2.4 Sử dụng cho trí tuệ nhân tạo

Java giúp hỗ trợ thu nhập và lưu trữ lượng lớn dữ liệu máy học. Với tính năng hoạt động ổn định và tốc độ cao, ngôn ngữ Java trở thành lựa chọn tốt trong việc phát triển các ứng dụng về trí tuệ nhân tạo như học sâu và xử lý dữ liệu, ngôn ngữ tự nhiên.

2.5 Kết nối Internet

Java kết nối Internet một cách độc lập khi thực hiện các lập trình về cảm biến và phần cứng trong thiết bị biên.

3. Tính năng ngôn ngữ Java là gì?

Tính năng ngôn ngữ Java là gì, là câu hỏi mà nhiều người thắc mắc, dưới đây là một số khái niệm bạn cần nắm rõ:

• Nền tảng độc lập: Java không được biên dịch thành ngôn ngữ máy chủ nền tảng cụ thể mà thay vào mã byte. Mã byte được dịch thông qua máy ảo JVM trên một nền tảng ngẫu nhiên nào đó.
• Hướng đối tượng: Dựa trên mô hình Object, Java dễ dàng tìm kiếm, bảo trì và mở rộng đối tượng, vì tất cả đều được tạo từ một Object.
• Đơn giản: Dựa vào khái niệm của OOP Java, bạn dễ dàng học java bởi ngôn ngữ này có thiết kế dễ học và đơn giản.
• Bảo mật: Java hoạt động và phát triển các hệ thống không virus, không giả mạo, được mã hóa khóa xác thực công khai.
• Kiến trúc – trung lập: Java tạo ra các tệp định dạng đối tượng kiến trúc trung lập thông qua quá trình biên dịch, giúp điều khiển mã biên dịch thực hiện trên nhiều bộ vi xử lý thông qua hệ điều hành Java.
• Portable: Portable của Java là một loại kiến trúc trung lập, thông qua quá trình Subset POSIX (Java được viết dựa theo ANSI C và ranh giới Portable gọn gàng), để mang Byte Code của Java áp dụng vào bất cứ nền tảng nào.
• Đa luồng: Java thực hiện được nhiều chương trình cùng một lúc, cho phép các nhà phát triển chạy nhiều tác vụ và xây dựng ứng dụng tương tác chạy liên tục.
• Mạnh mẽ: Ngôn ngữ Java có khả năng xử lý các vấn đề có nguy cơ dễ bị lỗi thông qua việc liên tục cập nhật và kiểm tra lỗi tại thời điểm runtime và biên dịch.
• Thông dịch: Dịch trực tiếp các mã byte trên máy tính chủ và không lưu trữ tại nơi khác.
• Năng suất cao: Java thực hiện năng suất cao trong quá trình biên dịch Just-In-Time.
• Phân tán: Thiết kế Java hoàn toàn phù hợp với môi trường phân tán của Internet.
• Năng động: Java hoạt động năng động hơn C và C++ do được thiết kế phù hợp với đa dạng môi trường. Dễ dàng xác minh và giải quyết các truy cập của từng đối tượng tại runtime. 

4. Kiến trúc và môi trường của Java

4.1 Máy ảo Java (JVM)

JVM cung cấp mã bytecode thực thi trong môi trường thời gian chạy. Máy ảo Java (JVM) có nhiệm vụ thực thi:

• Tải mã.
• Xác minh mã bytecode.
• Thực hiện mã.
• Tạo ra môi trường thời gian chạy.

4.2 Môi trường thời gian chạy Java (JRE)

JRE là bộ công cụ hỗ trợ phát triển ứng dụng và cung cấp môi trường thời gian chạy trong chương trình Java. JRE bao gồm cả JVM và chính JRE cũng liên kết và phụ thuộc nền tảng này. JRE hỗ trợ thực thi JVM, công cụ giao diện của người dùng, plugin Java,… trong các chương trình Java.

4.3 Bộ phát triển Java (JDK)

Java Development Kit (JDK) là bộ công cụ cung cấp môi trường giúp phát triển và thực thi chương trình Java. JDK bao gồm cả JRE chạy mã Java và chứa các nguồn tài nguyên khác như trình biên dịch, thông dịch, tải, lưu trữ và tạo tài liệu.

Tất cả tài nguyên trên giúp tạo dựng một chương trình Java, bao gồm Javac (trình biên dịch Java), Javap (trình tháo gỡ Java), Appletviewer (xem các applet Java), ava (trình thông dịch Java), Javah (dành cho tệp tiêu đề C), Jdb (trình gỡ lỗi Java) và Javadoc (để tạo tệp HTML).

5. Vì sao Java được nhiều nhà phát triển sử dụng?

Thiết kế Java được sử dụng đơn giản và dễ dàng, đây là lý do mà nhiều nhà phát triển lựa chọn sử dụng Java thay cho các ngôn ngữ lập trình khác. Bên cạnh đó, loại ngôn ngữ này còn được nhiều nhà phát triển sử dụng nhờ vào những yếu tố dưới đây.

5.1 Java là tài nguyên học tập chất lượng

Java ra mắt sớm nên dễ dàng thu thập nhiều thông tin, ngôn ngữ này có mọi tài nguyên học tập mà các nhà phát triển cần. Nhiều cuốn sách, tài liệu chi tiết và các khóa học giúp các nhà phát triển khai thác thông tin trong quá trình học hỏi. Người mới dễ dàng tiếp cận, sử dụng mã Java cơ bản để làm quen giao diện trước khi bắt đầu học Java nâng cao.

5.2 Chứa hệ sinh thái phong phú

Java cung cấp hệ sinh thái phong phú bao gồm các chức năng và thư viện sẵn có, các nhà phát triển có thể tiết kiệm được thời gian và không cần phải viết chức năng lại từ đầu, hỗ trợ phát triển nhiều ứng dụng đa dạng một cách nhanh chóng.

5.3 Có nhiều người dùng hoạt động

Java là ngôn ngữ được sử dụng miễn phí nên đây là lựa chọn của nhiều người, cộng đồng người dùng Java có thể trao đổi và dễ dàng nhờ sự hỗ trợ từ người khác khi gặp khó khăn trong viết mã. Ngoài ra, Java luôn được cập nhật và duy trì thường xuyên.

5.4 Công cụ phát triển chất lượng

Công cụ hỗ trợ của loại ngôn ngữ này đa dạng nhằm giải quyết các lỗi, giúp bạn dễ dàng chỉnh sửa tự động, thử nghiệm tính năng mới, hỗ trợ triển khai và quản lý. Các bộ công cụ hỗ trợ ngôn ngữ Java giúp bạn tiết kiệm được thời gian lập trình với chi phí rẻ.

5.5 Chạy được đa nền tảng

Java có tính năng độc lập trên nhiều nền tảng cơ sở như Linux, Windows, IOS, Android mà không cần phải viết lại mã. Đây là lý do khiến nhiều nhà phát triển lựa chọn khi áp dụng chạy ứng dụng trên nhiều thiết bị khác nhau

5.6 Tính bảo mật cao

Người dùng dễ dàng tải các mã Java không an toàn từ trên Internet xuống và chạy các chương trình trong môi trường bảo mật mà không phải lo sợ bị đánh cắp thông tin. 

Các mã không an toàn này không thể đánh cắp thông tin, ghi tệp từ ổ cứng cũng như lây nhiễm virus cho toàn bộ hệ thống máy chủ. Bạn có thể nâng cấp thêm cấu hình cấp độ và hạn chế bảo mật trong Java.

6. Các ứng dụng phổ biến của Java App

Java được ứng dụng nhiều trong các ứng dụng, dưới đây là 4 loại ứng dụng chính của Java App.

• Web App: Là một chương trình chạy dựa trên trình duyệt Web và công nghệ Web nhằm thực hiện nhiều tác vụ đa dạng trên Internet. Một số công nghệ như struts, servlet, jsp, jsf, spring,… được sử dụng để tạo Web App. Web App lưu trữ lượng lớn dữ liệu và cung cấp thông tin tới người dùng, đây là nền tảng hỗ trợ đa dạng mục đích, chức năng,… cho người sử dụng.
• Stand-alone App: Là một dạng Desktop App hoặc Window based App. Các nhà phát triển muốn tạo ra ứng dụng này sẽ thường sử dụng Swing, JavaFX framework hoặc AWT.
• Enterprise App: Đây là một dạng ứng dụng như Banking App, ứng dụng này có tính bảo mật cao, giúp cân bằng lượng tải (load balancing) và clustering. EJB trong Java được sử dụng nhằm tạo ra các Enterprise App.
• Mobile App: Đây là loại ứng dụng dành riêng cho các thiết bị điện thoại di động. Mobile App thường được sử dụng chạy ứng dụng của Android và Java ME.

7. Các nền tảng của ngôn ngữ Java

Ngoài các ứng dụng Java App thì ngôn ngữ Java còn hỗ trợ trên các nền tảng chính sau:

• Java Micro Edition (Java ME): Áp dụng dành cho việc tạo ứng dụng chạy trên hệ thống các thiết bị mobile và thiết bị nhỏ. Java ME trợ giúp các công nghệ nén web, giảm dung lượng sử dụng và cải thiện tốc độ truy cập mạng. Tuy nhiên, Java ME thường hạn chế giới hạn xử lý, nguồn điện, màn hình hiển thị,…
• Java Standard Edition (Java SE): Hay còn gọi là Java Core, đây là phiên bản lập trình chuẩn của Java, sử dụng được trên nhiều nền tảng khác nhau. Nền tảng này chứa các API lập trình như java.io, java.net, java.lang,… Bao gồm các đặc trưng, tính năng cơ bản của Java như Networking, AWT, OOPs, String, Multithreading,…
• JavaFX: JavaFX được sử dụng trên nhiều loại thiết bị, hệ điều hành khác nhau, đây là nền tảng phát triển nhiều ứng dụng Internet đa dạng (RIAs – Rich Internet Applications). JavaFX là một giải pháp giải quyết vấn đề tạo ra giao diện đồ họa GUI dựa trên Swing và Java2D.
• Java Enterprise Edition (Java EE): Được các doanh nghiệp sử dụng nhằm phát triển ứng dụng web bởi tính năng linh hoạt, bảo mật cao. Java EE sử dụng CSS, JavaScript, HTML nhằm tạo web service hoặc thiết kế web. Java EE dựa vào nền tảng Java SE để phát triển thêm nhiều tính năng như Servlet, JavaBeans,…

8. Sự khác biệt của C++ và Java

Java và C++ đều là ngôn ngữ lập trình hướng tới đối tượng, tuy nhiên Java và C++ có những điểm khác biệt riêng:

• C++ hỗ trợ các nhóm từ khóa “ảo”, Java thì không.
• C++ hỗ trợ các biến toàn cục còn Java thì không hỗ trợ.
• C++ sử dụng hàm hủy, Java sử dụng hàm finalize ().
• C++ có tệp tiêu đều khác với Java, Java không có tệp tiêu đề.
• Java không hỗ trợ các lớp mẫu như C++.
• Java không hỗ trợ con trỏ chuột rõ ràng như C++.
• C++ có nạp chồng toán tử, Java thì ngược lại.
• C++ hỗ trợ kế thừa thông qua từng lớp còn Java hỗ trợ tương tự thông qua các giao diện.
• C++ có hỗ trợ các cấu trúc và liên hiệp, Java thì không.

9. Có nên học lập trình Java không?

Java có nhiều tính năng nổi bật, hỗ trợ nhiều công việc lập trình khác nhau, với những lợi ích và ưu điểm trên, có nên đầu tư học lập trình Java không, học Java để làm gì? Cùng tìm câu trả lời qua các thông tin dưới đây.

• Phong cách lập trình của Java là hướng đối tượng và độc lập nền tảng của Java thu hút nhiều nhà tuyển dụng IT.
• OOP (Lập trình hướng đối tượng) của Java giúp xác định rõ các đối tượng và các mối quan hệ liên quan với nhau để thực hiện tác vụ khác nhau.
• OOP trong nền tảng mô-đun tự nhiên giúp nó dễ dàng hơn, rẻ hơn và nhanh hơn trong quản lý và phát triển phần mềm. Đây là lý do các nhà tuyển dụng tìm kiếm các ứng viên có kỹ năng ngôn ngữ lập trình Java.
• Mức lương hấp dẫn dành cho các ứng viên có kỹ năng lập trình Java tại Mỹ là khoảng 88.000 $ (hơn 1 tỷ 8 VNĐ/năm).

10. Ví dụ về ngôn ngữ Java

Dưới đây là ví dụ ứng dụng kiểu application về Java:

• Định nghĩa HelloWorld.
• Có chứa tập tin HelloWorld.java.

Trước khi chạy định nghĩa “HelloWorld”, chúng ta cần một đoạn mã như sau:

Sau đó màn hình sẽ hiển thị kết quả dưới đây:

11. Giải đáp câu hỏi về ngôn ngữ lập trình Java

11.1 Java hay Python – ngôn ngữ nào tốt hơn?

Java và Python đều là ngôn ngữ lập trình với nhiều công cụ tích hợp linh hoạt và mạnh mẽ, 2 ngôn ngữ này được sử dụng đa dạng trên mọi quốc gia với những mục đích phát triển khác nhau. Java là ngôn ngữ được biên dịch nên nó sử dụng nhanh và an toàn hơn Python.

Ngược lại Python là ngôn ngữ thông dịch nên nó có cú pháp gọn và đơn giản hơn Java. Python có chức năng tương tự với Java nhưng ít dòng mã hơn. Python có yếu tố thời trang hơn Java, nhưng Java vẫn được lựa chọn sử dụng phát triển phần mềm thiên về kinh doanh hơn.

11.2 Java có thể tự học được không?

Tự học Java hoàn toàn đơn giản cho người mới bắt đầu, Java có nhiều tài liệu để học và thực hành. Bất kể trình độ, tuổi tác, kinh nghiệm của bạn như thế nào, bạn chỉ cần tìm kiếm các nguồn tham khảo, tài liệu trên web để giúp cung cấp kiến thức dạy cách lập trình bằng Java. Ngoài ra, Java dễ học bởi code Java dễ phân tích, ít lỗi ngầm,…

11.3 Học Java tốn nhiều thời gian không?

Thông thường, đối với trình độ của người chưa có kinh nghiệm thì việc làm quen giao diện ngôn ngữ Java sẽ mất ít nhất là 4 tháng. Bạn cần dành thời gian mỗi ngày từ 2 – 3 giờ để học và thực hành viết mã. Để trở thành lập trình viên chuyên nghiệp sẽ phải mất 1 – 2 năm tùy vào tốc độ thực hành, kinh nghiệm của bạn. 

Các thông tin trên nhằm hỗ trợ giải đáp về Java là gì? Học ngôn ngữ Java dùng để làm gì? Các lợi ích của việc học lập trình Java. Nếu bạn gặp khó khăn trong việc thiết kế website, đừng ngần ngại liên lạc tới Cánh Cam, chúng tôi luôn sẵn sàng phục vụ quý bạn.

>> Xem thêm Thiết kế website bán hàng cần lưu ý điều gì ?